鋼筋和混凝土材料的力學性能課件

？混凝土的強度指標是立方體強度是各種力學指標的基本代表值

三個強度指標如何使用第二章混凝土結構材料的物理力學性能立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、抗拉強度2.1混凝土的物理力學性能本節(jié)課重點濕度≥90%，養(yǎng)護28天

標準條件：溫度20±3℃標準試塊1.混凝土的強度等級——立方體抗壓強度

混凝土結構所測得極限壓應力

混凝土的立方體抗壓強度標準值破壞0.15~0.25N/mm2·s的加載速度試塊全截面受力且不涂潤滑劑標準試驗方法：抗壓試驗壓力機墊板摩擦力試塊影響立方體抗壓強度的因素：內因：如強度與水泥標號、骨料品種、配合比等。外因：試驗方法（箍套）、溫度、濕度、試件尺寸。由于尺寸效應的影響：fcu(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)注意問題：混凝土結構中，主要是利用它的抗壓強度。因此抗壓強度是混凝土力學性能中最主要和最基本的指標?；炷恋膹姸鹊燃壥怯每箟簭姸葋韯澐值?。砼的立方體抗壓強度標準值fcu，kC—Concrete（混凝土）砼強度等級（14級）C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80C后的數值—該級別砼的立方體抗壓強度標準值單位：N/mm2fcu,k＝45N/mm2

普通混凝土高強混凝土C15～C50C55～C80強度高、和易性、流動性好，制作工藝簡單摻入高效減水劑2.混凝土的軸心抗壓強度(1)混凝土的軸心抗壓強度fch/bfckh/b=2~3，fck趨于穩(wěn)定“套箍效應”壓力機墊板摩擦力試塊所測得極限壓應力標準方法

破壞軸心抗壓強度標準值fck

標準條件

棱柱體壓力面墊板1.4300軸心抗壓強度標準值和立方體抗壓強度標準值的換算關系為fcu,k立方體強度標準值即為混凝土強度等級fcu。考慮實際構件與試件混凝土強度之間的差異而取用的折減系數。高強混凝土的脆性影響系數

棱柱體強度與立方體強度之比值混凝土強度等級≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80

c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87

c1和c2值(2)混凝土的軸心抗拉強度ft間接測試法：軸心抗拉強度標準值ftk

劈拉試驗FdF(2)混凝土的軸心抗拉強度ft間接測試法：P-----破壞荷載d----圓柱體直徑或立方體邊長l----圓柱體長度或立方體邊長計算鋼筋混凝土和預應力混凝土構件的抗裂和裂縫寬度劈拉試驗FaF拉壓壓第2章物理力學性能20050N/mm235N/mm212210N/mm21501005005101520251—2(N/mm2)1(‰)（3）三軸受壓（抗壓強度提高）混凝土圓柱體三向受壓的軸心抗壓強度

與側壓的經驗公式：（4）正應力和剪應力作用（混凝土的抗壓強度由于剪應力的存在而降低）當σ/fc＜（0.5~0.7)時,抗剪強度隨壓應力的增大而增大當σ/fc>（0.5~0.7)時,抗剪強度隨壓應力的增大而減小當壓應力在左右時，抗剪強度達到最大，壓應力繼續(xù)增大，則由于內裂縫發(fā)展明顯，抗剪強度將隨壓應力的增大而減小。復合應力狀態(tài)下混凝土的強度小結

1.雙向應力狀態(tài)下的強度變化規(guī)律（1）雙向受壓時，混凝土抗壓強度單向；大于（2）雙向受拉時，混凝土抗拉強度于接近單向；（3）一向受壓和一向受拉時，其抗拉（抗壓）強度均低于相應的單向強度；（4）由于剪應力的存在，混凝土抗壓強度低于單向；（5）由于壓應力的存在，混凝土抗剪強度有限增加,但當壓應力大于0.6fc時，隨壓應力增大而減小。

4.砼的變形1.混凝土軸心受壓應力--應變曲線有何特點?本節(jié)重點2.什么是混凝土的徐變?徐變對混凝土構件有何影響?通常認為影響徐變的主要因素有哪些?如何減少徐變?4.砼的變形受力變形砼在荷載一次短期作用下的變形砼在荷載多次重復作用下的變形混凝土硬化時的收縮與膨脹體積變形變形

溫、濕度變化產生的變形砼在荷載長期作用下的變形---徐變(1)混凝土σ–ε曲線1.混凝土在短期荷載作用下的變形（用h/b=3～4的柱體試件測定）2.1混凝土不同強度混凝土的應力-應變關系曲線強度等級越高，線彈性段越長，峰值應變也有所增大。但高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結很強，密實性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。2.1混凝土的物理力學性能2.砼單軸受壓時的應力變形模型（1）.美國E.Hongnestad模型第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆《規(guī)范》應力-應變關系上升段：下降段：2.1混凝土2.1混凝土的物理力學性能(1)混凝土的收縮4.混凝土的收縮和徐變（收縮與荷載無關）（蒸氣養(yǎng)護可使砼收縮減小）混凝土在空氣中結硬時體積減小的現象(1)混凝土的收縮4.混凝土的收縮和徐變B、減少混凝土收縮的措施①限制水灰比和水泥用量②加強砼的振搗和養(yǎng)護③配置適量的構造鋼筋和設置伸縮縫A、收縮對結構產生的不利影響①當砼收縮變形受到約束時，將使結構（構件）產生收縮裂縫；②使預應力砼構件的預應力產生損失。(2)混凝土的徐變4.混凝土的收縮和徐變混凝土在不變荷載的長期作用下應變隨時間而增長的現象（徐變與荷載有關）(2)混凝土的徐變4.混凝土的收縮和徐變A、產生徐變的原因①尚未轉化為結晶體的水泥膠凝體粘性流動的結果。②混凝土內部的微裂縫在荷載長期作用下持續(xù)延伸和擴展的結果。B、影響徐變的因素（1）時間因素；（2）應力大小；應力大，徐變大，且徐變性質發(fā)生變化，呈不穩(wěn)定發(fā)展，控制長期應力大小；（3）環(huán)境因素；養(yǎng)護時溫度高濕度大，徐變??；受荷時溫度高濕度低，徐變大。（4）加載時荷載大，徐變大；（5）水泥用量大，水灰比大，徐變大，構件尺寸小，徐變小。（6）鋼筋可減小徐變；C、徐變對結構的影響①構件變形和裂縫寬度增大②預應力砼的預應力損失D、減少混凝土徐變的措施①限制水灰比和水泥用量②加強砼的振搗和養(yǎng)護按生產工藝分（1）熱軋鋼筋熱軋鋼筋光面鋼筋帶肋鋼筋HPB235級（淘汰）HRB335級HRB400級RRB400級HPB300級HRB500級HRBF400級HRBF500級逐步淘汰（2）鋼絞線1X31X71鋼筋的應力應變曲線（1）有明顯屈服點的鋼筋的應力應變曲線二鋼筋的力學性能強度和變形特點：有屈服臺階，延伸率大，塑性好，破壞前有明顯預兆。強度限值：屈服點無明顯屈服點的鋼筋（2）無明顯屈服點的鋼筋的應力應變曲線強度限值:假想（條件）屈服點無屈服臺階，延伸率小，塑性差，破壞前無明顯預兆。2.鋼筋的強度（1）鋼筋強度標準值對有明顯屈服點鋼筋，以屈服強度作為鋼筋設計強度的取值依據。對無屈服點鋼筋，通常取其條件屈服強度作為設計強度的依據。—普通鋼筋的強度標準值—預應力鋼筋的強度標準值—鋼絞線、消除應力鋼絲以及熱處理鋼筋的強度標準值用于鋼筋混凝土結構中的鋼筋和預應力混凝土結構的非預應力鋼筋2.鋼筋的強度（2）鋼筋強度設計值鋼筋強度標準值鋼筋強度設計值=—鋼筋的材料分項系數普通鋼筋：1.1預應力鋼筋：1.2是大于1的安全系數，為了保證結構和構件具有足夠的可靠性,必須對鋼筋強度做必要的安全儲備,也就是對鋼筋強度標準值打一定的折扣（2）鋼筋強度設計值、—預應力鋼筋的抗拉強度設計值和抗壓強度設計值

、—普通鋼筋的抗拉強度設計值和抗壓強度設計值常用鋼筋強度標準值和設計值如表所列2.鋼筋的強度3.鋼筋的變形性能（1）延伸率δ①鋼材受拉破壞時的應變值。②鋼筋試件拉斷后的伸長值與原長的比率。試件受力前的標距長度試件拉斷后的標距長度塑性δ3.鋼筋的變形性能（2）冷彎性能通過冷彎沖頭加壓，使試件彎曲，發(fā)生裂縫時試件的彎轉角度α越大，塑性性能越好。3.鋼筋的變形性能延性破壞：破壞前有明顯預兆脆性破壞：破壞前無明顯預兆4.混凝土結構對鋼筋的要求①強度高：強度愈高，用量愈少；用高強鋼筋作預應力鋼筋，預應力效果比低強鋼筋好。②塑性好：鋼筋塑性性能好，破壞前構件就有明顯的預兆。③可焊性好：除圓盤條鋼筋供貨長度不受限制外一般的鋼筋均均采用直條供貨，長度為9～15m。故鋼筋需搭接。④粘結力強：HPB235級鋼筋(光面)須做彎鉤，HRB335級、HRB400級鋼筋表面帶肋5.混凝土結構中的配筋縱向受力鋼筋架立鋼筋彎起鋼筋箍筋梁5.混凝土結構中的配筋箍筋的肢數和形式：封閉開口形式單肢雙肢四肢肢數5.混凝土結構中的配筋板5.混凝土結構中的配筋柱1—縱向受力鋼筋2—普通箍筋3—螺旋箍筋6.構件的混凝土保護層縱向鋼筋的外邊緣至構件外邊緣的距離梁板2.3混凝土與鋼筋的粘結(a)砼硬化后鋼筋與砼之間產生了良好的粘結力；(b)鋼筋與砼的溫度線膨脹系數非常接近；鋼筋與砼共同工作的基礎(c)鋼筋由于砼的保護而避免銹蝕。1.粘結作用①摩擦力②膠結力③機械咬合力(1)粘結作用機理粘結作用砼收縮且裹緊鋼筋砼顆粒的化學作用鋼筋表面凹凸不平1.粘結作用第2章物理力學性能(2)粘結強度及其主要影響因素①粘結強度拉拔試驗鋼筋埋入混凝土的長度稱為錨固長度。鋼筋與混凝土粘結作用的大小1.粘結作用第2章物理力學性能(2)粘結強度及其主要影響因素A、混凝土的強度等級B、澆筑混凝土時鋼筋的位置C、鋼筋的表面特征D、混凝土保護層厚度E、箍筋的橫向約束②影響鋼筋與混凝土粘結強度的因素2.鋼筋的錨固措施第2章物理力學性能(1)支座內鋼筋應有足夠的錨固長度1）縱向受力鋼筋的錨固長度—受拉鋼筋的錨固長度—鋼筋的抗拉強度設計值—錨固鋼筋的公稱直徑；—混凝土軸心抗拉強度設計值當混凝土強度等級高于C40時，按C40取值；—錨固鋼筋的外形系數，光面鋼筋=0.16，帶肋鋼筋=0.14。2.鋼筋的錨固措施第2章物理力學性能(1)支座內鋼筋應有足夠的錨固長度2）縱向鋼筋在支座處板當時當時梁帶肋鋼筋光面鋼筋的錨固長度2.鋼筋的錨固措施第2章物理力學性能(1)支